研究人員對鋰空氣電池的研發(fā)還處于起步階段，但是，也面臨諸多挑戰(zhàn)。其中一個就是電荷在電解質(zhì)、陽極和陰極的轉(zhuǎn)移。
美國能源部阿貢實驗室的電化學家Di-Jia Liu及其同事對鋰空氣電池在循環(huán)過程中的陽極反應做了研究。通過使用阿貢實驗室先進光子源（APS）的聚焦X射線，他們能夠?qū)φ谶\行中的陽極結(jié)構(gòu)進行非破壞性觀察。他們發(fā)現(xiàn)，在陽極形成了一層薄的固體氫氧化鋰層，整個過程一直持續(xù)直到鋰金屬完全轉(zhuǎn)化為氫氧化物，電池停止運行。
Di-Jia Liu說：“這個問題人人都很好奇，但是又不知道該從何問起。目前，幾乎所有的鋰空氣電池研究都集中在陰極的化學反應，并假設(shè)陽極完全可逆。但是現(xiàn)在，事實并非如此。”
該研究小組的調(diào)研并不僅僅停留在此。由于氫氧化鋰既不是離子，也不是電子導電材料，因此這個氫氧化鋰層為什么從生成起就沒有影響電池運行仍是個謎。通過使用APS的3D微斷層掃描技術(shù)，Di-Jia Liu及其同事對氫氧化物進行“CAT掃描”，發(fā)現(xiàn)有無數(shù)個連接陽極金屬鋰和電池其余部分的微觀隧道。
Di-Jia Liu說：“這些微觀隧道就像是導電離子的通道，在陰極和陽極之間來回運送離子。他們支撐著鋰空氣電池的運行，但不能阻止陽極衰減。”
Liu認為，生成氫氧化鋰的主要原因是電池電解質(zhì)（在兩極之間輸送鋰離子的物質(zhì)）。電解質(zhì)分解會在陰極附近生成水，隨后水會流向陽極并與金屬里發(fā)生反應。
但是，阿貢實驗室的實驗沒有發(fā)現(xiàn)在陰極附近有氫氧化鋰生成。Di-Jia Liu補充道：“通過這次試驗，我們找到了很多答案，但又生成很多新問題。”
本次實驗研究由美國能源部科學辦公室以及阿貢挑戰(zhàn)項目提供支持，相關(guān)論文研究發(fā)表在8月9日的《自然通訊》。（中國儲能網(wǎng)獨家編譯）
